一、 数据类型
1.用户自定义数据类型
使用关键字TYPE，例如：
TYPE my_integer IS RANGE -32 TO 32;
–用户自定义的整数类型的子集
TYPE student_grade IS RANGE 0 TO 100;
–用户自定义的自然数类型的子集
TYPE state IS (idle, forward, backward, stop);
–枚举数据类型，常用于有限状态机的状态定义
一般来说，枚举类型的数据自动按顺序依次编码。
2.子类型
在原有已定义数据类型上加一些约束条件，可以定义该数据类型的子类型。VHDL不允许不同类型的数据直接进行操作运算，而某个数据类型的子类型则可以和原有类型数据直接进行操作运算。
子类型定义使用SUBTYPE关键字。
3.数组(ARRAY)
ARRAY是将相同数据类型的数据集合在一起形成的一种新的数据类型。
TYPE type_name IS ARRAY (specification) OF data_type;
–定义新的数组类型语法结构
SIGNAL signal_name: type_name [:= initial_value];
–使用新的数组类型对SIGNAL，CONSTANT, VARIABLE进行声明
例如：
TYPE delay_lines IS ARRAY (L-2 DOWNTO 0) OF SIGNED (W_IN-1 DOWNTO 0);
–滤波器输入延迟链类型定义
TYPE coeffs IS ARRAY (L-1 DOWNTO 0) OF SIGNED (W_COEF-1 DOWNTO 0);
–滤波器系数类型定义
SIGNAL delay_regs: delay_lines; – 信号延迟寄存器声明
CONSTANT coef: coeffs := ( ); –常量系数声明并赋初值
4.端口数组
在定义电路的输入/输出端口时，有时需把端口定义为矢量阵列，而在ENTITY中不允许使用TYPE进行类型定义，所以必须在包集(PACKAGE)中根据端口的具体信号特征建立用户自定义的数据类型，该数据类型可以供包括ENTITY在内的整个设计使用。
—————————————PACKAGE———————————-
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
——————————————
PACKAGE my_data_types IS
TYPE vector_array IS ARRAY (natural range <>) OF STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); –声明8位的数组
END my_data_types;
———————————–Main Code—————————————
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use work.my_data_types.all; –用户自定义包集
——————————————————————
ENTITY mux IS
PORT (inp: IN vector_array(0 to 3);
END mux;
——————————————————————————-
5.有符号数和无符号数
要使用SIGNED和UNSIGNED类型数据，必须在代码开始部分声明ieee库中的包集std_logic_arith。它们支持算术运算但不支持逻辑运算。
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.std_logic_arith.all;
……
SIGNAL a: IN SIGNED (7 DOWNTO 0);
SIGNAL b: IN SIGNED (7 DOWNTO 0);
SIGNAL x: IN SIGNED (7 DOWNTO 0);
……
v <= a + b;
w <= a AND b; –非法(不支持逻辑运算)
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STD_LOGIC_VECTOR类型的数据不能直接进行算术运算，只有声明了std_logic_signed和std_logic_unsigned两个包集后才可以像SIGNED和UNSIGNED类型的数据一样进行算术运算。
6.数据类型转换
在ieee库的std_logic_arith包集中提供了许多数据类型转换函数：
1. conv_integer(p): 将数据类型为INTEGER，UNSIGNED，SIGNED，STD_ULOGIC或STD_LOGIC的操作数p转换成INTEGER类型。不包含STD_LOGIC_VECTOR。
2．conv_unsigned(p,b)：将数据类型为INTEGER，UNSIGNED，SIGNED或STD_ULOGIC的操作数p转换成位宽为b的UNSIGNED类型数据。
3．conv_signed(p,b)：将数据类型为INTEGER, UNSIGNED, SIGNED或STD_ULOGIC的操作数p转换成位宽为b的SIGNED类型的数据。
4．conv_std_logic_vector(p, b)：将数据类型为INTEGER, UNSIGNED, SIGNED或STD_LOGIC的操作数p转换成位宽为b的STD_LOGIC_VECTOR类型的数据。